频谱分析器
频谱分析器的功能说明可在此处获得。
功能：
- 可以监控所有七个GNSS频段
- 在后台连续监控
- 可以用瀑布格式或筛选格式回放前几天的数据
- 可以用瀑布格式、筛选格式、峰值保持格式或未过滤格式显示实时数据
- 不影响当前的阿洛伊功能，例如：记录、改正生成或可观测值的流式传输
从5.37版开始，阿洛伊频谱分析器有了若干项改进：支持高达5Hz的更快更新速率，y轴显示（以dB为单位的功率）比例得到改善，FFT（Fast Fourier Transform - 快速傅立叶变换）可以更好地检测更多的外部脉冲干扰，从而降低了噪声，而无需进行过滤。T04文件可以保存频谱分析器的分析日志。
查看频谱分析器的历史记录，必须启用T04格式的数据记录。
如果要打开频谱分析器，选择接收机状态/频谱分析器。以下屏幕出现：
屏幕分为以下几部分：
- 选择图类型
- 可视化选项
- 筛选模式
- 选择频带
- 主图窗口
选择图形类型–在瀑布格式中您可以在幅度与频率（以dB为单位）或时间与频率之间进行选择。 瀑布格式还包含以颜色表示的幅度信息：
在瀑布格式中，可视化选项允许翻转轴，使频率在Y轴上，时间在X轴上，如下所示。信号的幅度由对应于右侧编码刻度的颜色表示。
在频谱分析器模式下，只有一个可视化选项，可以打开或关闭相关GNSS信号的中心频率。在频谱历史模式下，有一个翻转轴的附加可视化选项。
选择文件–此选项仅在频谱历史模式下出现。它可使您选择当天的数据（包括近实时观测值）或前几天的数据。下面示出了前几天可用数据的例子。这些文件是按天和频段组织的。
接收机保存的历史文件量取决于接收机的可用内存量。通常，接收机可以存储大约三个月的FFT“png”文件。但是，如果用户内存已满（由于用户未启用自动删除功能），频谱分析器将无法存储任何文件，直到释放了一些用户内存。
自动删除和管理频谱分析器历史文件是自动进行的，您无法调整。它不会影响用户T02/T04文件。
在频谱历史模式下，可以将显示设为时间历史记录或平均频谱。在频谱分析器模式下，平均频谱模式类似于已筛选频谱，如下所述。
在频谱分析器模式下，有三种选择可用于筛选模式：
- 不筛选
- 最大保持
- 已筛选频谱
不筛选–在此模式下，频谱分析器将取样的原始数据传递到显示器。这对于尝试捕获瞬态类型信号（如雷达）很有用。
最大保持–在此模式下，频谱分析器使用未筛选的数据集，但允许显示任何超出最大值的样本。这对于捕获瞬态类型信号也是有用的，但是对于测量瞬态信号的持续时间或重复率没有用。
已筛选的选择文件–显示的默认模式。它使用低通数据筛选对要显示的FFT数据进行筛选。如果单击重置筛选，则会清除这些数据筛选，并且数据将最初类似于不筛选模式，直到重建筛选值为止。
选择文件–选择要显示的频段：
| 频段 | 开始 | 停止 | 带宽 | 中心 | 信号 |
|---|---|---|---|---|---|
| L1 | 1.5650 GHz | 1.6150 GHz | 50.0000 MHz | 1.5900 GHz | L1 GPS/SBAS/QZSS/E1 Galileo（1575.42 MHz） L1 GLONASS 最小（1598.1 MHz） L1 GLONASS 最大（1605.4 MHz） |
| L2 | 1.2150 GHz | 1.2650 GHz | 50.0000 MHz | 1.2400 GHz | L2 GPS/QZSS（1227.6 MHz） L2 GLONASS 最小（1242.9 MHz） L2 GLONASS 最大（1248.6 MHz） |
| L5 | 1.1650 GHz | 1.2150 GHz | 50.0000 MHz | 1.1900 GHz | L5 GPS/QZSS/SBAS/IRNSS/E5A Galileo（1176.45 MHz） E5B Galileo/B2 北斗II（1207.6 MHz） E5 AltBOC Galileo（1191.795 MHz） G3 GLONASS CDMA（1202.025 MHz） |
| E6 | 1.2550 GHz | 1.3050 GHz | 50.0000 MHz | 1.2800 GHz | E6 Galileo/LEX QZSS（1278.75 MHz） B3 北斗II（1268.52 MHz） |
| B1 | 1.5250 GHz | 1.5750 GHz | 50.0000 MHz | 1.5500 GHz | B3 北斗II（1561.098 MHz） |
| S1 | 2.4780 GHz | 2.5280 GHz | 50.0000 MHz | 2.5030 GHz | IRNSS S频段（2492.028 MHz） |
| MSS | 1.525 GHz | 1559 MHz | 50.0000 KHz | MSS - MSS频谱的开始/停止将根据接收机设为跟踪的MSS下行链路而改变。接收机可以在1525-1559MHz MSS频段的任何位置接收MSS信号，只显示所需信号周围50KHz的频谱。 |
L1-S1频段均为50MHz宽，而MSS频段为50KHz宽。在以下模式下可以分别观测频段：
- 近实时已筛选
- 近实时最大保持
- 近实时未筛选
- 瀑布格式近实时
- 平均格式历史
- 瀑布格式历史（MSS不支持）
图形操作
振幅与频率和时间与频率（瀑布）显示中支持以下鼠标控制操作：
- 通过鼠标悬停读出信号电平和频率（幅度与频率）
- 通过鼠标悬停读出信号电平、频率和时间（时间与频率）
- 频率轴扩展（放大）
- 振幅轴扩展（放大）
- 时间轴扩展（放大）
放大Y轴上的任何内容：
- 将鼠标放在图形所需的区域上。
- 按住鼠标左键不要松开，同时根据需要垂直向上或向下拖动鼠标。要放大的区域将显示为一个阴影。
- 释放鼠标左键。该区域现已放大。
- 如果要返回默认显示，将鼠标放在图形上的任意位置，然后双击鼠标左键。
放大X轴上的任何内容：
- 将鼠标放在所需的图形区域上。
- 按住鼠标左键不要松开，同时根据需要水平向左或向右拖动鼠标。要放大的区域将显示为一个阴影。
- 释放鼠标左键，该区域现已放大。
- 如果要返回默认显示，请将鼠标放在图形上的任意位置，然后双击鼠标左键，图形将返回到默认值。
直接从图形上的光标位置读取信号强度和频率（和瀑布模式下的时间）：
- 将鼠标放在频谱分析器图形所需的区域上。
- 读取图形左侧上方黑色显示框中的频率和幅度（和瀑布模式下的时间）。
- 如果将图形放大，信号强度和幅度也将起作用。
信号导出
各种信号频段都以相似方式处理。在此例子中示出L1频段处理：
在同相（In-phase）解调和四值相位（Quadrature-phase）解调之前，完成下变频和中频处理。在A/D取样之前，将I/Q解调的输出馈入混叠滤波器。A/D单元的输出馈送到Maxwell ASIC，用于相关并由系统CPU向前处理。系统用Maxwell ASIC的一个小取样（约占全部样本的1％）来生产频谱分析器的显示。正是这种仅使用取样数据子集的技术，使接收机能够在同步执行频谱分析器功能的同时保持正常操作。
频谱分析器用途
频谱分析器除了用作例如teqc等工具（请参见 www.unavco.org/software/data-processing/teqc/teqc.html）之外，还用作站点评估工具。频谱分析器是对teqc等工具的补充，而不是替代工具。
屏幕例子
例1
此例子示出了位于Trimble新加坡办事处的L5频段。注意一些频率尖峰。下表列出了邻近（约50英里内）当地机场及其相关联的VOR和DME（TACAN）频率。要特别注意DME（TACAN）的发射频率。
| 站点 | VOR通道 | DME接收通道 | DME发射通道 | 可见（〜dB） |
|---|---|---|---|---|
| Mile High | 113.50 MHz | 1,106 MHz | 1,169 MHz | +38.5 |
| Tekong | 116.50 MHz | 1,136 MHz | 1,199 MHz | +28.2 |
| Seletar | 115.10 MHz | 1,122 MHz | 1,185 MHz | +23.5 |
| Batam | 116.00 MHz | 1,131 MHz | 1,194 MHz | 否 |
| Johor | 112.70 MHz | 1,098 MHz | 1,161 MHz | 带外 |
| Bintan | 114.80 MHz | 1,119 MHz | 1,182 MHz | 否 |
虽然可以识别以上例子中示出的某些信号，但许多信号不能识别：
- 以下频率处存在窄带信号：1,180 MHz、1,184 MHz、1,190 MHz、1,195.5 MHz、1,200 MHz 和 1,203 MHz。这些信号不能识别。
- 以下频率处存在宽带信号：1,172 MHz、1,176.50 MHz（非常接近L5）和 1,181,5 MHz。
这些信号将在后面讨论。
例2
此例子示出了美国威斯敏斯特的L5频段。该表给出了威斯敏斯特CO邻近的本地VOR和DME（TACAN）频率。唯一无法识别的威斯敏斯特信号是约为1,195MHz中心频率处25dB电平的小频段。
与新加坡的L5图不同，它在L5处没有明显的频段，但威斯敏斯特图显示出以L5中心频率为中心有一个奇特的三角形。后面将进一步讨论该主题。
| 站点 | VOR通道 | DME接收通道 | DME发射通道 | 可见（〜dB） |
|---|---|---|---|---|
| Mile High | 114.70 MHz | 1,118 MHz | 1,181 MHz | +33.0 |
| Denver | 117.90 MHz | 1,150 MHz | 1,213 MHz | +31.0 |
| Falcon | 116.30 MHz | 1,134 MHz | 1,197 MHz | +40.0 |
| Jeffco | 115.40 MHz | 1,125 MHz | 1,188 MHz | +41.0 |
| Gill | 114.20 MHz | 1,113 MHz | 1,176 MHz | 否 |
需要注意的是其它信号是1240-1300MHz的业余无线电卫星上行链路频段。在该带宽内还可以进行业余无线电地面数字电视实验。
带干扰的屏幕例子
此例子示出了新加坡L2频段的“已滤波频谱”，其中GPS L2受到信号干扰。GPS L2在大多数历元期都在经历多个周跳。
该例子示出了各种信号：
- 在1,250MHz和1,232.5MHz处有窄带信号。
- 在1,217MHz、1,227.6MHz和1,230MHz处有宽带信号。
- 1,227.6MHz信号虽然在GPS L2频带内，但似乎还没有达到足以引起问题。有关更多信息，请参看后面部分。
从筛选模式切换到“最大保持”将有非常不同的显示：
在“最大保持”的筛选模式下，一个大的宽带信号出现在〜1,217-1,27MHz范围内。这可能会导致GPS L2上的周跳：
在下图中的频谱历史中，仅显示了1,230MHz处的一些信号和1,228MHz处的一个更小信号。在〜1,217-1,27MHz范围内的宽带干扰没有出现，因为它似乎被平均掉了。这表明它是某种瞬时信号，该信号从瀑布图和已筛选的显示中被平均了。以这种方式表现的最可能信号类型是雷达。
然后将频谱分析器置于不筛选模式，并且屏幕记录应用以大约3分钟的时间记录频谱分析器显示的视频。下面几个图是从该记录提取的。
上面显示的屏幕截图序列示出了〜1,170-1,130MHz之间的雷达脉冲。请注意，每个屏幕截图只显示脉冲的一部分，而不显示整个脉冲。由于频谱分析器必须使用1％的样本集，所以这种行为是正常的。
GNSS频段的可见性
在某些情况下，可以在频谱分析器中看到GNSS频段，但这伴随着一些警告。
从玻尔兹曼常数和环境温度计算出的每单位带宽噪声为：
将该值转换为dBm：
该值告诉我们本底噪声是-174dBm/Hz。为了找到特定信号的实际本底噪声，必须将该信号的带宽（以dB为单位）加到-174dBm值上。下表给出了各种GNSS信号的本底噪声，以及该特定信号在地球表面的最小预期信号电平。
| 信号 | 中心频率（MHz） | 带宽（MHz） | 本底噪声（dBm） | 预期最小信号电平（dBm） |
|---|---|---|---|---|
| GPS L1 C/A | 1575.42 | 2.046 | -111.0 | -128.5 |
| GPS L1C BOC | 1575.42 | 2.046 | -111.0 | -127.0 |
| GPS L1 P(Y) | 1575.42 | 20.46 | -100.9 | -131.5 |
| GLL E1 OS | 1575.42 | 4.092 | -107.9 | -127.0 |
| QZSS L1SAIF | 1575.42 | 2.046 | -111.0 | -131.0 |
| QZSS L1 C/A | 1575.42 | 2.046 | -111.0 | -128.5 |
| QZSS L1 BOC | 1575.42 | 4.092 | -107.9 | -127.0 |
| SBAS | 1575.42 | 2.046 | -111.0 | -131.5 |
| GPS L2 CM+CL | 1227.60 | 1.023 | -114.0 | -134.5 - 131.5 |
| GPS L2 P(Y) | 1227.60 | 20.46 | -100.9 | -130.0-134.5 |
| QZSS L2 CM+CL | 1227.60 | 1.023 | -114.0 | -130.0 |
| GPS L5 I+Q | 1176.45 | 20.46 | -100.9 | -127.9 |
| QZSS L5 I+Q | 1176.45 | 20.46 | -100.9 | -127.9 |
| GLL E5a I+Q | 1176.45 | 20.46 | -100.9 | -125.0 |
| IRNSS L5 C/A | 1176.45 | 2.046 | -111.0 | -129.0 |
| IRNSS L5 R-BOC | 1176.45 | 4.092 | -107.9 | -125.0 |
| SBAS L5 | 1176.45 | 2.046 | -111.0 | -131.5 |
| GLN L1 | 1598.1-1605.4 | 1.023 | -114.0 | -131.0 |
| GLN L2 | 1242.9-1248.6 | 1.023 | -114.0 | -127.0 |
| GLL E5b | 1207.6 | 20.46 | -100.9 | -125.0 |
| GLL E6 D+P | 1278.75 | 10.23 | -104.0 | -125.0 |
| GLL E6 BOC | 1278.75 | 20.46 | -100.9 | -125.0 |
| QZSS LEX | 1278.75 | 10.23 | -104.0 | -125.7 |
| BD B3 I+Q | 1268.52 | 20.46 | -100.9 | -133.0 |
| BD B2 I | 1207.14 | 4.092 | -107.9 | -133.0 |
| BD B2 Q | 1207.14 | 20.46 | -100.9 | -133.0 |
| BD B1 I+Q | 1561.098 + 1589.742 | 4.092 | -107.9 | -133 |
对于上面列出的所有SV信号，地球表面的最小预期接收电平低于环境本底噪声，这意味着该信号在频谱分析器上将不可见。这种推理仅适用于个体卫星，不适用于使用相同通道的多个SV。通常，如果满足以下条件，SV信号将在频谱分析器上可见：
- 讨论中的波瓣SV带宽小于或等于4.092MHz
- 有多个SV在使用视图中相同信号
- 在大多数情况下，实际的地面接收信号强度比公布的最小值高出几个dB
使用相同带宽的多个SV，在与该特定带宽信号包络相同的SV几何分布中，会产生本底噪声的影响。如果出现的SV足够多，该包络将出现噪声。
作为一个例子，请看新加坡带注释显示的L1频率图：
此图示出了上图中L1主波瓣的展开图：
此图示出了在Westminster CO中看到的L5波瓣。由于此显示来自美国威斯敏斯特，因此不存在QZSS或URNSS信号，这意味着GPS和GLL自身能够克服噪声，考虑到信号宽度为20.46MHz，这很有意义。GPS和GLL都具有I+Q信号。
来自新加坡相同的L5显示，表现出一些不同。下图的注释示出以下内容：
- L5 GPS 和 GLL E5a I+Q 的主波瓣，与 Westminster CO 的相同
- L5 QZSS I+Q 的主波瓣，与 GPS GLL 信号相同
- IRNSS信号的SPS主波瓣，在 Westminster CO 中看不见
- 受限的IRNSS BOC波瓣的主波瓣，在 Westminster CO 中也看不见
请注意，上图和下图中，对于E5B、E5 BOC 和 G3 GLL，什么都看不见。这有几个原因：
- 信号扩展超过了20MHz
- SV数目不够，不足以在本底噪声上方提高这种较大的带宽
